电子用化学品产业

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1、第II篇第九章電子用化學品產業第九章電子用化學品產業第一節半導體用化學品半導體用化學品可以分成黃光化學品、化學機械研磨液與濕製程化學品三大類。一、半導體用化學品概述(一)、黃光化學品1.光阻光阻是一種暫時塗佈在晶圓上的感光材料，和底片感光材料相似，受照射後產生化學反應，可將光罩上之光學圖案轉印到晶圓表面上。由於光阻劑不會對黃光感光，因此所有的半導體廠都是用黃光來照明微影區。光阻經由光子、電子、離子、輻射等能量能照射後，可產生化學反應，並經顯影液去除未反應的部分，因而產生照射區與非照射區的圖案差異，光阻並可阻擋蝕刻，保護基材不受蝕刻破壞，阻擋離子及

2、金屬射入。光阻主要可分為正型、負型或雙型光阻，亦可分為非化學放大型或化學放大型光阻。(1)非化學放大型A.正型光阻其主要成份為酚醛樹脂(Novolac)，因此在曝光前就已經是交連的聚合物(Polymer)，經由照射後因光溶解作用(Photosolubilization)而形成主鍵斷版權所有，翻印必究2−9−12005特用化學品工業年鑑鏈，分解成較小的分子，此分子之分子量較小，可溶解於顯影液中，因此照射區的圖案被清除，留下未照射區的圖案。目前，大部分的半導體製造廠都使用正型光阻劑，因為正型光阻劑能達到微米圖形尺寸所要求的解析度。正型光阻劑的基本成分

3、有四種：聚合物、感光劑、溶劑以及添加劑。聚合物(Polymer)是附著在晶圓表面上的有機固態材料，它能阻擋蝕刻與離子佈植製程，可以當作圖案轉移的遮蔽。聚合物是由有機分子聚合而成，具有複雜的鏈狀和環狀結構。最常使用的正光阻聚合物為酚甲醛(Phenol-formaldehyde)或酚醛樹酯(Novolac)，而最普遍的負光阻聚合物為聚異物二烯(Polyisoprene)橡膠。感光劑(Sentitizer)是一種感光性很強的有機化點物，能夠控制並調整光阻劑在曝光過程中的光化學反應。正光阻的感光劑是一種溶解抑制劑(Inhibitor)，它會交連(Cros

4、s-linked)在樹脂中，在曝光時，光能分解感光劑並破壞其交連結構，曝光後的樹脂可溶解於液態的濕影液中。負光阻劑的感光劑是一種含有N3團的有機分子，感光劑曝露在紫外線中則會釋放出氣體而形成可交連的自由基(Radical)，並產生連鎖反應，使曝光區域的光阻劑聚合化，使光阻劑有較大的連結度和較高的化學抵抗力。溶劑是溶解聚合物如感光劑的的一種液體，並使聚合物與感光劑懸浮在光阻中，溶劑可稀釋光阻劑，以旋轉塗佈的方式在晶圓上形成0.5微米到3微米的薄膜。光阻劑中約有75%的成分是溶劑。正型光阻通常用醋酸鹽類的溶劑，而負型光阻通常使用二甲苯為溶劑。添加劑(

5、Additives)可控制光阻劑在曝光時的光化學反應，以達最佳的解析度，對正型及負型光阻而言，染料(Dye)是一種常用的添加劑。B.負型光阻負型光阻可經照射後產生交連反應而形成高分子鍵，照射區中因分子量增加，照射後因交連作用後，所以不會溶解於顯影液，並留下照射區的版權所有，翻印必究2−9−2第II篇第九章電子用化學品產業圖案，因未照射區之化學分子並無產生交連，可溶於顯影液中，此型光阻常用疊氮為交連劑，疊氮照射後可生成活性甚強的Nitrene，可與分子發生交連作用，由於負型光劑易產生膨潤(Swelling)現象而使照射區的圖案失真，解像度較差，但負

6、型光阻的熱安定性及抗蝕刻性比正型光阻好。C.雙型光阻如Diazo/Novolak以鹼性之顯影劑溶解時，照射區之圖案消失，留下未照射區；若改以有機溶濟為顯影液，則DAQ可被溶解，留下ICA，此時可產生負型光阻劑之效果，如此依顯影液不同而有不同效果之光阻稱為雙型光阻。(2)化學放大型光阻通常一個光子可引發一個化學反應，當一個光子產生一個質子酸後，此質子酸催化一個化學反應，並再產生質子酸，形成連續的反應鏈，直至氧氣或污染而終結質子酸，故稱為化學放大型光阻。但光酸活性不可過強，若光酸過強質子酸會向非照射區擴散，並引起非照射區在顯影液中的溶解，因而無法成像

7、。目並化學放大型光阻劑以光酸來進行催化化學反應，但易與空氣、基材中鹼性化合物作用，因而破壞成像輪廓。光鹼催化型化學放大型光阻劑已在發展階段，光鹼的催化反應與光酸相似，光鹼不受鹼性化合物之影響，較易溶於有機溶劑中。2.顯影劑光阻經由照射之後，會產生化學反應，再經由顯影的製程將圖案定義在基材上，目前常用的顯影液為TMAH(Tetramethylammoniumhydroxide)。經照射後因照射區與非照射區在顯影液中溶解度不同，顯彰液可將易溶的部份溶解，而達顯影的目的，當光阻為正型時，照射區產生化學反應，主版權所有，翻印必究2−9−32005特用化學

8、品工業年鑑鍵斷鍵並發生極性變化，非照射區則不易溶解於顯影液中，溶解速率可達十倍以上，負型光阻則是照射區產生交連，不易溶解於顯影液中，與正